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創新的「超分子激發錯合物」帶來3C新視彩

為能使有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode, OLED)在手機、電腦及電視等3C顯示領域創造出更明亮、色彩更豐富的效果,在國科會的支持下,國立臺灣大學化學系汪根欉教授及周必泰教授組成的研究團隊開發出一種全新的「超分子激發錯合物」系統,此系統為未來開發低成本、高效率的OLED元件提供了新的方向,極具商業應用潛力。這項研究成果已於今(2024)年1月在國際知名學術期刊《自然化學》(Nature Chemistry)上發表,引起了學術界的廣泛關注。


目前OLED因使用含貴重銥金屬的放光材料,使製作成本高昂而限制了普及率。為進一步提升OLED顯示器的優勢,研究團隊使用稱為「熱活化延遲螢光」的技術,該技術可通過特殊結構的有機材料,更有效地將電能轉化為光能。然而,精準了解和控制這些材料的結構和光物理特性對於材料的性能表現至關重要,也是實現成本降低和效率提升的關鍵挑戰。


研究團隊採取了創新的策略,利用具有接受電子性質的分子(黑色積木)設計並合成出一種高度對稱的籠狀分子,這個分子的中心空間就像是一個可以容納積木的籠子,再將具有給出電子性質的分子(藍色積木)放入這個籠子中,成功地創造出一種全新的超分子激發錯合物(詳見圖示)。

透過X光對其解析晶體詳細結構,可確定藍色積木卡在黑色積木所架設出來的籠子裡面,還發現此超分子的組裝為由熵(entropy)驅動的過程,顯示科學家巧妙利用物理化學原理來達到突破性的技術進展。另也可進一步利用放入不同電子及結構特性的藍色積木在籠子裡,來調控超分子的放光顏色,展現出此新結構體系的多樣性及靈活性,具有巨大的應用潛力。


總體而言,研究團隊所建構的新體系讓學術界對形成激發錯合物的結構與熱力學有了全新的了解,此突破性的進展掙脫了先前無法得知激發錯合物分子間交互作用的枷鎖,為日後激發錯合物在OLED的應用奠下重要的基礎。 


 




主文來源:國科會_自然科學及永續研究發展處

ECDA資料中心編輯

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